사랑의 열역학김민준 지음/ 동아시아268쪽/ 1만 6800원 미국 남부의 한 공과대학. 열역학 강의를 이어가던 교수가 느닷없이 사랑 이야기를 꺼낸다. 들으면 들을수록 비유에 단단한 뼈가 드러난다. 기계공학 교수인 저자는 ‘엄밀함’을 무기로 하는 물리 법칙을 빌려 우리 삶에서 가장 복잡한 감정인 사랑을 설명한다. 열역학 제1법칙은 에너지가 다른 형태로 전환되더라도 그 총합은 변하지 않는다고 말한다. E=Q−W. 에너지는 열에서 노동을 뺀 값이다. 이 공식을 사랑에 빗대면, 에너지는 사랑(E), 열은 열정(Q), 일은 행동(W)이다. 열정으로 채워진 에너지 가운데 행동으로 발산되고 남은 잔량이 사랑이다. 그에 따르면, 타오르는 마음이 행동으로 흘러나오지 못할 때 그것은 사랑으로 완성되지 못하고 가슴속에만 머문다. 하지만 한 번 사랑에 사용된 에너지는 사라지지 않는다. 기억과 성장, 습관과 인연이라는 다른 형태로 변환되어 우리 삶 어딘가에 계속해서 잔열처럼 남는다. 열역학 제2법칙은 관계가 왜 항상 약간의 손해를 동반할 수밖에 없는지 설명한다. 뜨거운 커피가 식듯, 에너지는 언제나 더 높은 곳에서 더 낮은 곳으로 흐르고 한 번 흘러간 에너지는 처음 상태로 완전히 되돌릴 수 없다. 100을 주고 100을 온전히 돌려받는 ‘완벽한 전달’은 없다. 돌려받지 못한 70의 에너지는 결국 되돌릴 수 없는 손실인 무질서(엔트로피)로 흩어진다. 손해를 감수하는 관계 맺음을 받아들일 때 비로소 사랑이 시작된다. 19세기 독일 철학자 프리드리히 니체는 모든 것이 사라지기에 되풀이되지 않는 지금을 사랑하라는 ‘아모르 파티’(운명애)를 철학적 고찰의 결과로 내놨다. 저자는 물리 법칙이라는 상반된 도구로 같은 결론을 낸다. 사랑은 점차 식어 결국 주변과 구별할 수 없게 되는 ‘열 평형’에 도달하므로, 그 변화를 온전히 수용하라고 한다. 되찾을 수 없는 상실에 힘을 낭비하기보다 지금 이 순간에 열정을 쏟아야 한다. 자신을 태울 에너지가 있는 한, 우리는 여전히 누군가에게 사랑을 전할 수 있는 ‘열원’이기 때문이다.

서울과학고 학생들이 교사와 함께 쓴 과학 논문이 세계적인 학술지에 실렸다. 서울시교육청은 서울과학고 졸업생 배이진·안건우·장근영(19)군이 고3 때 집필한 블랙홀 관련 논문이 중력·우주론·천체물리 이론 분야 SCI 국제학술지인 ‘인터내셔널 저널 오브 모던 피직스 D’에 최근 게재됐다고 23일 밝혔다. 논문 제목은 ‘장방정식에서 도출한 제약 조건 없는 블랙홀 열역학 정식화’이다. 세 학생과 교신저자로 참여한 물리교사 권용준씨는 논문을 통해 구대칭이 없는 일반적인 블랙홀이나 고차 중력 이론에서도 추가 제약 조건 없이 열역학 제1 법칙이 도출된다는 것을 처음 증명했다. 물리학계에선 블랙홀이 열역학 제1 법칙을 따른다는 사실을 중력장 방정식으로 풀기 위해 시도해 왔다. 그러나 기존 연구는 블랙홀의 부피를 감안한 외부 사건지평선의 변화만 고려해 내·외부에 두 지평선이 공존하는 ‘회전하거나 전하를 띠는 복잡한 블랙홀’에는 적용하기 어렵다는 한계가 있었다. 이들은 부피 대신 ‘엔트로피 변화’를 장방정식에 도입하며 난제를 해결했다. 논문 심사위원들은 “학생들이 이처럼 정교하고 수준 높은 연구를 수행한 것은 특히 인상적이며, 학생들의 뛰어난 재능과 교사의 훌륭한 지도를 잘 보여 준다”고 평가했다. 세 학생은 2학년 1학기 때 서울과학고에서 매주 수요일에 진행되는 ‘R＆E’ 과목에서 해당 주제를 연구하기 시작했고, 이후 학교에 상대성 이론에 관한 창의이론 특강을 추가로 요청해 연구를 심화했다. 서울시교육청은 대학이나 외부 연구기관의 도움 없이 오직 학교 안에서 교사와 학생들이 머리를 맞댄 결과라고 설명했다. 올해 2월 고교를 졸업한 배군은 서울대 전기정보공학부에, 장군은 서울대 물리천문학부에 다니고 있다. 연구를 지도한 권 교사는 “학생들의 지적 호기심과 열정이 학교의 체계적인 수업, 연구 활동 지원을 통해 훌륭한 결실을 맺었다”며 “앞으로도 학생들의 잠재력을 무한히 꽃피우는 교육을 이어 가겠다”고 말했다.

인도의 한 남성이 에어컨 실외기를 실내에 설치하는 황당한 실수를 저질러 소셜미디어(SNS)에서 화제다. 먼지가 쌓일까 봐 실외기를 집 안에 들여놨다는 게 이 남성의 설명이다. 10일(현지시간) 뉴스18 등 외신에 따르면 최근 SNS에는 에어컨을 설치하고도 방이 전혀 시원해지지 않는다며 도움을 구한 한 남성의 사연이 올라와 누리꾼들의 눈길을 끌었다. 사연을 올린 작성자는 친구인 이 남성이 3만 5000루피(약 56만원)를 들여 에어컨을 구매했지만 냉방 효과가 전혀 없다고 토로하자, 상황을 파악하기 위해 사진을 보내달라고 요청했다. 사진을 확인한 작성자는 곧바로 웃음을 터뜨릴 수밖에 없었다. 공개된 사진에는 실내기가 정상적으로 설치돼 있었다. 특이한 게 있다면 방 안 한쪽 벽면에 실외기가 실내기와 나란히 배치됐다는 점이었다. 실외기를 실내에 둔 이유를 묻자 이 남성은 “실외기를 밖에 설치하면 먼지가 쌓일 것 같아 실내로 들여왔다”고 답했다. 작성자는 “실외기는 실내의 뜨거운 열기를 밖으로 배출하는 역할을 하는데 이 친구는 그 열기를 고스란히 방 안에 가두고 있었던 것”이라며 황당함을 감추지 못했다. 이 사연이 SNS를 통해 퍼지자 누리꾼들의 댓글이 쏟아졌다. 이들은 “에어컨이 아니라 온풍기를 산 셈”, “에어컨으로 열역학 법칙에 도전장을 내민 수준”, “여름과 겨울을 한 방에 불러온 격” 등의 반응을 보였다.

2025년은 양자 역학 탄생 100주년이 되는 해다. 이 때문에 양자 컴퓨터, 양자 통신 등 양자 역학을 응용한 다양한 연구에 대한 일반인들의 관심도 커지고 있다. 양자 역학을 이용한 많은 기기 중에 양자 시계가 있다. 양자 시계는 원자의 안정적인 진동수로 시간을 측정하는 장치로, 일반 시계와 비교하면 300억 년 동안 1초도 틀리지 않을 정도로 엄청난 정확성을 가진 것으로 알려졌다. 그런데, 유럽 물리학자들이 대단한 정확도를 갖춘 양자 시계 작동의 숨겨진 비밀을 풀어내 눈길을 끈다. 영국 옥스퍼드대 공학부, 재료과학과, 킹스 칼리지 런던(KCL) 물리학과, 오스트리아 빈 공과대 원자력 연구소, 국립과학기술원(ISTA), 국립 과학 아카데미, 스위스 이론물리학 연구소, 취리히대 물리학과, 이탈리아 밀라노 공과대 물리학과, 아일랜드 트리니티 칼리지 더블린(TCD) 물리학과 공동 연구팀은 엔트로피 관점에서 양자 시계를 읽는 데 드는 에너지 투입 비용이 시계를 구동하는 데 드는 비용보다 훨씬 크다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 물리학 분야 국제 학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스’(Physical Review Letters) 11월 14일 자에 게재됐다. 양자 시계는 초정밀 내비게이션 시스템을 작동할 때는 물론 우주의 비밀이나 새로운 물질 탐구 같은 기초 과학 연구에도 활용된다. 또 양자 통신과 네트워크 구축에도 초정밀 양자 시계 작동은 필수적이다. 초정밀 양자 장치의 내부 시계는 에너지 효율성이 중요하다. 문제는 지금까지 양자 시계의 열역학에 관해서는 명확히 밝혀지지 않았다는 점이다. 연구팀은 양자 규모에서 시간을 측정하는 데 드는 실제 열역학적 비용과 비용 중 얼마나 많은 부분이 측정 행위 자체에서 발생하는지에 초점을 맞췄다. 연구팀은 단일 전자가 ‘이중 양자점’으로 알려진 두 개의 나노 규모 영역 사이를 점프하는 것을 사용해 미세한 시계를 만들었고, 전자가 점프하는 것은 시계의 초점처럼 작동하도록 했다. 연구팀은 이를 감지하기 위해 두 가지 방법을 사용했다. 하나는 미세한 전류를 측정하는 방법, 다른 하나는 라디오파를 사용해 시스템 변화를 감지하는 방법이다. 두 경우 모두 센서는 양자 신호를 우리가 기록할 수 있는 고전적 데이터로 변환한다. 연구팀은 양자 시계 장치와 측정 장치 모두에서 엔트로피를 계산했다. 그 결과, 양자 시계를 읽는 것, 즉 미세한 신호를 우리가 기록할 수 있는 것으로 바꾸는 데 필요한 에너지가 시계 자체에 사용되는 에너지보다 최대 10억 배 더 크다는 것을 밝혀냈다. 연구팀에 따르면 이번 연구 결과는 양자 물리학에서 측정 비용을 무시할 수 있다는 가정을 뒤집었다. 관찰 행위가 시간을 비가역적으로 만듦으로써 시간의 방향을 부여한다는 것도 확인했다. 연구를 이끈 나탈리아 아레스 옥스퍼드대 공학부 교수는 “가장 작은 규모에서 작동하는 양자 시계는 시간 측정의 에너지 비용을 낮출 것으로 예상됐지만 이번 연구에 따르면 양자 시계를 측정하는 에너지가 시계 장치 자체의 에너지 소비를 훨씬 능가한다”고 설명했다.

물리학자·천문학자가 편지로 쓴 현실서 만날 수 있는 과학적 태도 과학, 말만 들어도 머리가 지끈거린다. 그렇다고 멀리할 수도 없다. 인류가 과학을 버리고 17세기쯤으로 돌아간다면 세계 인구의 90%는 목숨을 잃고 나머지 10%의 평균수명도 40세 정도에 머물 것이라는 한 과학자의 주장처럼 과학은 이미 현대인의 삶 그 자체다. 물고기가 제 주변이 모두 물이라는 사실을 알지 못하듯 사람 역시 자기 주변의 모든 것이 공기라는 사실을 늘 인식할 필요는 없다. 다만 과학적인 태도와 자세는 필요하다. 새 책 ‘과학산문’은 이런 과학적 태도로 가득찬 에세이다. 책에 과학 이론은 없다. 어떤 이론을 쉽게 설명하려 들지도 않는다. 빨래방에 앉아 빛과 어둠의 이야기를 끌어오고 간짜장에서 열역학의 엔트로피(에너지의 퍼짐 정도)를 본다. 평범한 풍경 속에서 과학적 태도를 길어 올리려는 시도가 전부다. 우주와 물질의 근원을 찾아 세상을 무한히 잘게 쪼개는 물리학자(오른쪽·‘상욱님’, 김상욱 경희대 물리학과 교수)와 너무 거대하고 멀어 대상을 부수거나 변형할 수 없는 세상을 연구하는 천문학자(왼쪽·‘채경님’, 심채경 한국천문연구원 행성탐사센터장)가 편지로 대화를 나누는 형식이다. 생활감이 묻어나는 이들의 글을 따라 읽다 보면 어느덧 과학적 사고의 한복판에 도달해 있다. 19세기 빅토리아 시대 영국 출신의 걸출한 여성 지리학자 겸 여행가 이사벨라 버드 비숍은 ‘조선과 그 이웃 나라들’이라는 책에서 이렇게 썼다. “조선인이 활짝 웃고 있다면 뭔가 단단히 잘못된 것이다.” 이 무슨 역설과 부조화인가. ‘채경님’은 이 대목을 이렇게 해석했다. “관찰하되 판단하지 않는 것, 그리고 열린 태도로 데이터를 수집한 다음 패턴을 찾아내는 것. 조선인의 웃음을 대하는 비숍의 태도는 과학적이었다.” 얼굴 가득 (아마도 계면쩍은) 웃음을 띠면서 배를 띄울 수 없게 됐다고 알린 조선인 사공의 모습에서 비숍은 몰상식을 느꼈다거나 그 모습에 짜증을 낸 게 아니라, 조선인들은 으레 그렇다는 사실을 간파했다는 거다. 사실 비숍의 행동은 무슨 대단한 과학에 근거했다기보다 상식 가까운 판단에 따른 것이었다. 오늘의 한국인도 그래야 하지 않을까 싶다. 관찰하고 싶은 부분만 관찰한 뒤 자의적으로 판단하고 데이터가 말해 주는 근거를 외면하다 냉소와 증오 가득한 사회를 열었으니 말이다. 과학은 마냥 골치 아픈 그 무엇이 아니라 삶의 지혜일 수 있다.

전 세계 85개 도시 혹한기 분석아테네 145일 유럽 1위… 서울 94일“폭염이 더는 여름 전유물 아니다”온난화 속도, 예측보다 더 빨라져예고된 재앙에도 대책은 ‘깜깜’기후 과학자들 “더 큰 공포 온다”최근 美 텍사스 홍수 비극도 ‘人災’기상청·예보센터 감축탓 경보 줄어 폭염이 더는 여름의 전유물이 아니라는 연구 결과가 나왔다. 지구온난화가 가속화되면서 전 세계에서 하루 평균기온이 32도를 넘는 혹서기가 길어지고 있어서다. 7일(현지시간) 유로뉴스에 따르면 래리 칼스타인 박사가 이끄는 시민단체 ‘모두를 위한 기후 회복력’ 연구팀은 2019년부터 2023년까지 전 세계 85개 도시의 일평균기온을 분석한 결과, 하루 평균기온이 32도를 넘는 혹서기가 대부분 더 길어졌다는 사실을 발견했다. 연구팀은 조사 대상 85개 도시에서 평균적으로 더위가 214일 동안 지속된다고 발표했다. 이미 전 세계 국가에서 여름이 1년의 절반을 넘어섰다는 의미다. ‘모두를 위한 기후 회복력’의 캐시 바우만 맥러드 대표는 “더는 폭염을 여름에 국한된 계절적 기후 현상으로 볼 수 없게 됐다”고 말했다. 유럽은 기후변화로 인해 여름이 길어진 지역 중 하나다. 그리스 아테네는 5월 중순부터 10월 초까지 약 145일 동안 고온이 지속돼 1위를 차지했고, 알바니아 수도 티라나는 143일 동안 폭염이 지속돼 근소한 차이로 2위를 차지했다. 포르투갈 리스본의 더위가 약 136일간 이어졌다. 스페인 마드리드는 5월 말부터 9월 중순까지 119일 동안 여름이 계속됐다. 한국의 서울도 무려 94일간 혹서기가 이어져 일본 도쿄(99일)보다는 짧았지만 프랑스 파리(93일), 몽골 울란바토르(91일), 캐나다 오타와(91일)보다 더 길었다. 방콕, 마닐라, 싱가포르, 리우데자네이루와 같은 열대 도시는 혹서기가 지속되는 일수가 365일로 1년 내내 더운 날씨를 견뎌야 하는 상황이다. 85개 도시 중 20개 도시에서는 한 해 내내 더운 날씨가 이어졌다. 또 다른 다국적 기후 연구 단체인 ‘세계기상귀속’(WWA), ‘기후중앙’(CC), ‘적십자기후센터’(RCCC)는 지난해 5월부터 올해 5월까지 247개 국가를 분석한 결과, 195개국에서 연중 ‘극한 더위’로 분류된 날이 이전 평균 대비 최소 2배로 증가했다고 밝혔다. 인간이 초래한 지구온난화는 현재 10년마다 섭씨 0.27도씩 오르며 진행되고 있는 것으로 나타났다. 이 속도는 1970년대에 0.2도로 기록됐고 이후 상승폭이 더 가팔라지고 있다. 미 항공우주국(NASA)의 지난 3월 분석에 따르면 지난해 지구 해수면이 예상보다 빠르게 상승했다. 빙하가 녹아 열이 바다 깊숙이 침투해 열역학적으로 팽창하기 때문이다. 영국 국립지구관측센터도 지난 4월 해수면 온도가 이전에 과학자들이 예측했던 것보다 더 빠르게 뜨거워지고 있다고 발표했다. 지구온난화는 태양으로부터 지구에 도달하는 열의 총량과 우주로 다시 방출되는 열의 양 사이의 차이를 측정했을 때 생기는 에너지 불균형으로 정의된다. 지난 5월 NASA 위성 데이터를 분석한 한 논문에 따르면 이러한 에너지 불균형이 지난 20년간 2배 이상 증가했고, 이전에 예측했던 것보다 거의 2배 가까이 커졌다는 사실이 드러났다. 이처럼 기후 위기는 예고된 미래였지만 전 세계 각국 정부의 대응책은 전혀 없거나 매우 부족한 수준이라고 전문가들은 지적한다. 기후 과학자이자 ‘인간 본성’의 저자 케이트 마블 박사는 뉴욕타임스(NYT) 인터뷰에서 “더 많은 사람들이 직접적인 피해를 받으면서 공포를 느끼는 방식으로 기후변화와 직면하게 될 것”이라고 말했다. 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 기후 과학자인 대니얼 스웨인도 “지구온난화 강도가 1도 증가할 때마다 극심한 폭우와 가뭄, 산불과 같은 대기 극한 현상이 상대적으로 더 많이 발생한다”고 지적했다. 혹서기가 길어지면서 온열 질환 발병률이 증가해 의료 시스템에 부담이 가중되고 더위를 피할 수 없는 취약계층과 노약자, 기저 질환 환자들의 경우 사망 위험이 높아진다. 인구가 밀집된 도시의 열섬 현상 완화를 위해 녹지 공간을 더 많이 늘리고, 건물 설계를 개선하며, 폭염 쉼터를 지정하고, 시의적절하며 정확한 예보와 경보를 할 수 있는 인력을 늘리는 등 복합적인 대응 전략이 필요하다. 시시각각 변하는 기상 상황에 맞춰 예보와 경보 시스템도 더욱 세밀해져야 한다. NYT는 이번에 최소 100명 이상의 목숨을 앗아간 텍사스 홍수의 비극은 도널드 트럼프 2기 행정부가 연방정부 공무원을 무리하게 감축하면서 숙련된 기상 대응 인력이 부족해 생긴 결과라고 지적했다. 트럼프 2기 행정부가 출범한 뒤 연방 공무원 수를 줄이기 위해 시행한 인력 감축 패키지로 인해 최근까지 4000명에 달했던 미 국립기상청(NCAA) 직원 중 약 600명이 줄었다. 이번에 홍수 피해가 컸던 커 카운티를 담당하는 NCAA의 오스틴·샌안토니오 사무소와 샌앤젤로 사무소 직원들은 트럼프 행정부의 조기 퇴직 권고를 받고 다수가 퇴사했다고 한다. 이로 인해 365일 24시간 연중무휴 체제로 운영할 수 없을 정도로 인력이 부족한 상태다. 일부 예보센터는 밤에 문을 닫기 시작했고 다른 예보센터는 예보에 중요한 데이터를 전송하는 기상 경보 횟수를 줄였다. 연방정부가 기상청 직원들의 출장 예산마저 줄이면서 직원들이 지역 정부 공무원들과 만나 대화하고 협력할 시간도 줄었다. 각 지역의 예보관과 기상학자는 지역 정부 관리자와 협력해 지역 주민들에게 언제, 어떻게 경고하고 대피를 도울지 등 홍수에 대비한 계획을 수립하는 역할을 해야 하는데 이 역할을 할 수 없게 된 것이다.

리튬 증착 메커니즘의 수학적 규명고에너지 밀도 배터리 상용화 가능 확대 한국기술교육대학교는 에너지신소재화학공학부 김석준 교수 연구팀이 리튬 금속 배터리 및 무음극 리튬 이온 배터리 성능을 획기적으로 향상할 수 있는 새로운 ‘이차전지 인터페이스 설계 기술’을 개발했다고 3일 밝혔다. 연구팀은 충전 과정에서 리튬이 불균일하게 증착되며 발생하는 덴드라이트(dendrite) 성장 억제를 위한 전략으로, 리튬 금속 및 집전체 표면에 두께 5~15㎚ 이차원 전이금속 디칼코게나이드(2D TMD) 박막(PtTe2, PdTe2, NiTe2)을 적용했다. PtTe2 박막은 높은 결정학적 안정성을 바탕으로 리튬 금속 및 집전체 표면에서 리튬 표면 확산 속도(surface diffusivity)를 효과적으로 증가시켜, 초기 핵 형성 및 성장을 균일하게 유도했다 반면, PdTe2 및 NiTe2 박막은 상대적으로 낮은 열역학적 안정성으로 리튬과의 반응 시 상분해(phase decomposition)와 동시에 Li2Te가 형성되는 등 안정적 고체 전해질 계면(Solid Electrolyte Interphase, SEI) 형성을 촉진했다. PdTe2 코팅이 적용된 리튬 금속 음극은 상용 수준의 고용량 조건에서도 기존 리튬 금속 음극 수명 한계를 개선했다. 해당 기술은 액체 전해질이 사용되는 이차전지뿐만 아니라, 전고체 이차전지 상용화에 필수적인 핵심 기술로 평가된다. 김석준 교수는 “이번 연구는 이차전지 인터페이스 설계에서 리튬 증착 균일도가 표면 확산도와 핵생성 밀도의 함수로 작용함을 규명한 것으로, 새로운 설계 패러다임을 제시한 것”이라고 설명했다. 연구 결과는 세계적인 재료과학 저널 Advanced Materials에 6월 1일 자로 온라인 게재됐다.

포스코청암재단은 서울 강남구 포스코센터에서 2025년 포스코청암상 시상식을 열고 수상자 5명에게 각 2억원의 상금을 수여했다고 2일 밝혔다. 포스코청암상은 고 박태준 포스코 명예회장의 업적을 기리고, 포스코의 창업이념인 창의·인재·봉사 정신에 대한 국민적 관심과 참여를 확산하기 위해 2006년 제정됐다. 올해 수상자는 박문정 포스텍 화학과 교수(과학상), 포항명도학교(교육상), 이철용 사단법인 캠프 대표(봉사상), 추혜인 살림의료복지사회적협동조합 살림의원 원장(봉사상), 김진동 레이크머티리얼즈 대표이사(기술상) 등 5명이다. 과학상 수상자인 박 교수는 ‘고분자 말단 화학’이라는 새로운 학문 분야를 개척한 여성 과학자로, 고분자 말단부가 고분자의 열역학적 특성과 물성을 지배한다는 것을 세계 최초로 규명했다. 교육상 수상기관인 포항명도학교는 1989년 개교 이후 장애 학생들의 맞춤형 특수교육 실현을 위한 교육과정을 개발·운영해 주목받았다. 2013년 전국 최초로 발달장애 학생들로 구성된 오케스트라를 창단하고, 전문적이고 체계적인 지도로 매년 각종 장애인 체육대회에서 수상하고 있다. 봉사상 수상자인 이철용 캠프 대표는 지난 25여년간 장애인, 외국인 근로자, 빈민 등 사회적 약자를 위한 활동을 이어왔다. 2007년부터는 필리핀 빈곤 지역에서 자립마을을 만들어 주민들을 지원하고 있다. 봉사상을 공동 수상한 추혜인 원장은 2012년 살림의료복지사회적협동조합 살림의원을 개원하고 현재까지 3200가구 이상의 조합원과 함께 의원, 치과, 건강센터, 돌봄센터를 운영하고 있다. 지난 10여년 동안 약 3300건의 무료 진료를 했다. 기술상 수상자인 김 대표이사는 카이스트 화학 박사 출신으로, 2010년 창업 이후 전량 수입에 의존하던 초고순도 화합물 TMA(트리메틸알루미늄)의 국산화를 이뤘다. 또 유기금속화합물 제조 플랜트 설계 기술을 독자 개발해 산업 발전에 이바지한 공로를 인정받았다. 장인화 재단 이사장 겸 포스코그룹 회장은 이날 “앞으로도 청암상을 통해 과학·기술·교육·봉사 부문에서 탁월한 공헌을 하신 분들을 발굴해 창조적이고 헌신적으로 도전하는 문화 조성에 기여하겠다”고 말했다.

SF의 핵심은 상상력이다. 그렇지만, 허황한 내용으로만 채워지면 ‘사이언스 픽션’(과학소설)이 아니라 판타지 소설이나 공상 소설에 그치게 된다. 이 때문에 많은 SF 작가는 작품 속에 과학 원리를 적용하려고 한다. 그런데, 여기서 한 걸음 더 나아간 작가들이 있다. SF 속 가상의 우주에서 설정된 상황을 공식으로 만든 것이다. 주인공은 물리학자 이안 트레길리스. 미국 로스앨러모스 국립연구소 연구원인 트레길리스 박사는 SF 작가로도 활동하고 있다. 우리에게는 드라마 ‘왕좌의 게임’의 원작자로 유명한 조지 R.R. 마틴이 주도해 미국의 현대 SF 작가 43명의 연작 SF ‘와일드카드’ 저자로 참여했다. ‘와일드카드’는 1987년 1권 출간을 시작으로 현재까지 30권이 출간돼, 세계관을 꾸준히 확장하고 있는 슈퍼 히어로 물이다. 이 작품도 최근 NBC TV 시리즈로 제작됐다. 2차 세계대전 이후 미국의 대체 역사를 배경으로 하고 있는데, 작품은 감염자의 유전자를 변형해 돌연변이로 만드는 외계 바이러스가 지구에 유입되면서 전 세계에 퍼져 나간다는 가상의 사건으로 시작된다. 바이러스에 노출되면 90%가 사망하고, 9%는 ‘조커’라는 돌연변이체가 되고, 1%만 ‘에이스’라는 초능력자가 된다. 트레길리스는 마틴과 함께 와일드카드 속 등장하는 가상 바이러스의 움직임, 즉 바이러스 동역학에 대한 공식을 도출해 냈다. 이들의 연구 결과는 물리학 분야 국제 학술지 ‘미국 물리학 저널’ 1월 24일 자에 실렸다. 두 사람이 도출한 공식은 라그랑주 방정식으로 불리는 라그랑주 역학(Lagrangian formulation)으로 일정 시간 동안 평균 행동이 통계적 분포를 만들어 바이러스 시스템이 진화하는 다양한 방식을 설명한 것이다. 이들은 처음에는 프랙털이나 열역학적 방식으로 모델을 유도했지만, 물리학에서 가장 많이 쓰이는 라그랑주 방정식을 이용해 와일드카드 바이러스의 구체적 동역학 시스템을 설명하는 데 성공했다. 트레길리스 박사는 “좋은 스토리텔링은 캐릭터의 욕구, 필요, 장애물, 도전, 세상과 상호작용하는 방식을 잘 보여주는 데 있다”라며 “와일드카드 속 가상의 바이러스는 그곳에 사는 캐릭터와 그들의 행동에서 파생되는 줄거리를 만들기 위한 수단일 뿐”이라고 말했다. 트레길리스 박사는 “SF 속 소재들도 과학 원리에 따라 작동한다는 것을 보여주는 것이 과학 소설로서 가치를 인정받을 수 있다고 생각했기 때문에 공식을 도출해 본 것”이라고 덧붙였다.

인공지능(AI) 산업에서 요즘 제일 잘나가는 국가 중 하나인 대만은 최근 전력난에 대한 우려를 드러내며 정부의 탈원전 정책 기조 변화를 암시한 바 있다. 궈즈후이 경제부장(경제장관)은 현지 언론과의 인터뷰를 통해 “대기업들이 대만에 데이터센터와 연구·개발센터를 만들기를 희망하고 있다”며 2030년에는 전력 사용량이 현재보다 12% 증가할 것이라고 내다봤다. 실제로 대만은 TSMC를 포함한 첨단 반도체 기업들의 전력 수요가 커지면서 정전 사태가 종종 발생하는 것으로 알려졌다. AI산업과 전력난이 앞으로 점차 심각해질 수 있는 상황에서 이런 흐름을 예민하게 간파해낸 연극이 있다. ‘전기 없는 마을’이다. 국립극단 ‘창작공감: 연출’ 시리즈로 지난 11일 서울 종로구 홍익대 대학로 아트센터 소극장에서 개막했다. 김연민 연출이 1년간 개발하여 선보이는 이 작품은 과학 문명 그 후의 소멸해가는 도시에 대해 이야기한다. 김 연출은 작품 배경에 대해 “미래에는 전기가 권력이 될 것”이라며 “언젠가는 전기를 차지하기 위한 전쟁이 일어날 것이고 이로 인해 자연이 파괴되고 일부 도시는 점차 사람이 살 수 없는 곳이 되어간다는 설정에서 출발했다”고 말했다. 전기를 차지하기 위한 대규모 전쟁 대신 작품은 소소한 일상에 주목했다. 거대 담론이 아닌 소소한 이야기를 택함으로써 전기를 둘러싼 인류의 미래를 더 가깝게 와닿게 했다. 공연이 시작하면 무대 위에는 이든과 재이가 등장해 전기를 끊으러 다닌다. 전기의 효율적 사용을 위해 사람이 살지 않거나 적게 사는 마을의 전기를 차단하는 것이다. ‘그럴 수 있겠구나’ 싶은 것도 잠시, 두 사람이 실은 AI로봇이었고 스스로 전기를 차단하라는 명령이 떨어진다. 둘의 행동을 지켜보던 기준과 재하의 이야기가 이어지고, 그 뒤로 소멸 직전의 마을에 사는 영란과 그의 곁을 지키는 원식이 등장한다. 개별적인 이야기 같지만 영란을 중심으로 일이 벌어지고 있었음을 보여주면서 하나의 이야기가 완성된다. 영란을 통해 작품이 그려낸 세계가 머지 않은 현실의 일임을 보여준다. ‘전기 없는 마을’만의 독특한 매력은 기술을 단순히 작품의 소재로만 삼지 않고 무대 위에 구현했다는 점이다. 뉴턴의 제3법칙, 양자역학의 불확실성 원리, 열역학 제2법칙 등 다양한 과학 개념을 면밀히 탐구한 김 연출이 작품 곳곳에 영리하게 녹여냈고 3D 영상을 통해 기술 발전이 더 확 와닿게 했다.

우리는 자연을 모른다. 자연이 책상이라면 우리가 아는 자연은 거기 어딘가에 찍힌 볼펜 점 하나에도 못 미친다. 꿀벌과 개미의 존재나 아는 정도지 그들이 짓는 집이 얼마나 치밀하게 자연과학적인지, 그들의 집단생활이 얼마나 정교하게 사회과학적인지는 거의 모른다. 그 사실을 파고들다 보면 신의 존재를 인정할 수밖에 없을 정도다. 방대한 독서로 빛 좋은 개살구에 불과한 학벌사회를 압도하는 변방의 지식인 노민호 선생의 독서후기에 따르면 지구 유지에 필요한 생물 중 가장 중요한 1위부터 5위는 ‘꿀벌, 플랑크톤, 박쥐, 곰팡이, 유인원’이다. 꿀벌은 세계 식량 70%의 수분을 담당하고, 플랑크톤은 산소의 절반을 생산한다. 박쥐가 없으면 인류는 바이러스로 인해, 열대지역 과일은 수분을 못 해 멸종당할 것이다. 곰팡이는 모든 동식물의 사체를 분해하고, 유인원이 사라지면 숲도 사라진다. 이 또한 자연이 가진 수천억 사실 중 하나에 불과하지만 이 글을 읽기 전에 이 사실을 알고 있었던 독자는 극소수일 것이다. 사람도 자연의 일부다. 고로 사람의 삶과 죽음 역시 자연의 일부다. 이를 각성해 죽음의 두려움을 극복하면 그것이 해탈의 경지다. 자연은 주먹구구가 아니라 철저하게 원리에 입각해 존재하고 지속한다. 그 원리를 깨닫고 따른다면 그것이 ‘순리에 순응하는 것’이다. 자기 분야에서 성공한 사람들을 관찰해보면 순리에 순응했던 사람이 대부분이다. 가장 뛰어난 자기계발은 『자연과학 10대 원리』를 깨닫는 것이다. 운동의 법칙은 관성법칙, 가속법칙, 작용반작용법칙이 있는데 서로 불가분의 관계라 삼위일체 법칙이다. 나쁜 습관은 관성이 있어 스스로 강한 물리적 충격을 주지 않으면 고치기 어렵다. ‘시작이 반’이라고 우선 행동(Action)을 해야 다음에 해야 할 행동이 따라붙으며 일의 속도가 빨라진다. 햄릿의 진검승부는 맞는 사람만큼 때리는 사람도 아픈 반작용이 필연적이다. 그러므로 공격의 시작은 수비임을 알아야 백전불태(白戰不殆)할 수 있다. 바둑에서는 이를 ‘아생후살타(我生後殺他)’라고 하는데 나의 바둑돌이 살아야 상대의 바둑돌을 잡을 수 있다는 만고불변의 법칙이다. 세계 전쟁사에 유례가 없는 ‘23전 23승’에 빛나는 『난중일기』의 이순신 장군 역시 이 법칙을 철저히 따랐다. 자, 이제 에너지보존법칙(열역학 제1법칙)이 인간의 삶에 어떻게 순리적으로 적용되는지 알아보자. 『(교양인을 위한) 자연과학 10대 원리』를 구매, 소장하면서 틈틈이 정독함으로써 알아보자. 나의 승리는 적의 실수 때문이고, 적의 승리는 나의 실수 때문이다. 고로 적이 나를 살피듯이 내가 나를 살펴야 패(敗)함이 없다. 최보기 북칼럼니스트

에르고드 이코노미(권오상 지음, 미지북스) 19세기 물리학자 볼츠만은 열역학 개념 에르고드를 경제학과 접합하는 제안을 했다. 실패 위험을 최소화하고 장기적인 성장을 극대화하며, 다원화를 지향하고, 모두의 성장을 추구하는 방식으로 전 세계에 이런 시도가 이어진다. 공학을 전공하고 금융권에서 일한 저자가 에르고드 경제학을 소개한다. 284쪽. 1만 6800원.세계지도를 펼치면 돈의 흐름이 보인다(박정호 지음, 반니) 대만은 어떻게 지금과 같은 반도체 강국이 됐고, 사우디는 왜 네옴시티 같은 거대 프로젝트에 집착할까. 국가들이 저마다 어떻게 경제를 구축했고, 어떤 가능성을 품고 있는지 살핀다. 특히 지리적 환경이나 역사적 배경을 바탕으로 경제 상황을 이해하는 데 주력했다. 384쪽. 1만 9800원.아주 사적인 은하수(모이야 맥티어 지음, 김소정 옮김, 까치) 우리 은하를 1인칭 주인공으로 삼아 자서전 형태로 풀어 썼다. 우주 탄생에서부터 여러 은하의 삶과 죽음, 우주를 탐색하기 위한 인간 과학자들의 여정에 이르기까지 우주에 관한 지식을 흥미진진하게 설명한다. 우주와 관련된 신화들도 함께 소개한다. 320쪽. 1만 8800원.사랑에 미쳐 날뛸 날이 올 거다(황규관 지음, 책구름) 1945년 작품 ‘공자의 생활난’부터 1968년 마지막 작품인 ‘풀’까지 김수영의 ‘일념’을 중심으로 시와 산문, 삶을 이야기한다. 저자는 한국과 세계의 역사적 현실 위에서 김수영이 평생 버리지 않았던 꿈이 어떻게 그의 시를 이끌어 왔는지, 김수영의 글쓰기란 무엇인지 설명한다. 488쪽. 2만 1000원.멀리 오래 보기(비비언 고닉 지음, 이주혜 옮김, 에트르) 독보적인 논픽션 스토리텔링으로 유명한 저자가 1970년대부터 현재까지 작가 인생 50년 동안 사회 전반을 냉철한 시선으로 살핀 통찰을 한 권에 담았다. 페미니즘은 물론 매혹적인 작가들의 삶과 작품을 탐구한 문학까지 저자의 비평적 역량을 확인할 수 있다. 356쪽. 2만 2000원.사찰에 가면 문득 보이는 것들(노승대 지음, 불광출판사) 전국 곳곳에 자리한 사찰은 ‘박물관’으로 불린다. 석조물과 발견하는 재미가 쏠쏠한 의외의 보물, 수미단과 탁자, 계단과 석축, 절집 화장실 해우소, 그리고 전각 지붕의 백자 연봉과 청자 기와, 처마 밑에 숨겨진 항아리, 용마루에 앉아 있는 오리 등의 사연을 살핀다. 432쪽. 3만원.

지난 1일 시작한 ‘제4회 서울도시건축비엔날레’가 연일 관람객으로 붐비고 있다. ‘땅의 도시, 땅의 건축’이라는 주제의 이번 비엔날레는 다음달 29일까지 열린다. 100년 뒤 서울의 모습을 엿볼 수 있는 전시와 포럼 등 다양한 프로그램을 선보인다. 이번 비엔날레는 모두 5가지 전시로 구성됐다. 먼저 메인 주제인 ‘땅의 도시, 땅의 건축’에는 아가 칸 건축상을 받은 리즈비 하산, 영국 애쉬든 상 후보 스튜디오 워로필라, 이탈리아 공로훈장과 ‘DFAA 아시아 디자인어워드’를 수상한 최욱 등 국내외 작가 19명의 작품이 세워졌다. 가을 날씨를 만끽하며 미래 서울의 모습을 볼 수 있는 공간도 있다. 열린송현녹지광장에서는 대형 스크린을 통해 서울도시건축비엔날레의 주제 영상과 도시건축 관련 영화 등이 상영된다. 서울도시건축전시관에서는 2050년 서울의 미래상과 메가시티를 연구한 결과물이 소개된다. 서울도시건축전시관과 아워갤러리에서 진행되는 ‘서울 100년 마스터플랜전’은 국제 공모로 선정된 작가 40팀이 협력한 유형별 전시와 초청작가 13팀의 연구 성과물을 보여 준다. 미래 서울의 모습이 궁금하다면 눈여겨볼 만한 전시다. 100년 뒤 열역학적 균형을 이룬 서울을 그린 지 오터슨 스튜디오의 작품을 비롯해 여의도, 반포지구를 중심으로 새로운 서울다움을 제안한 영남대 백승만 교수팀의 작품 등을 만나 볼 수 있다. 서울시 신속통합기획, 노들 글로벌예술섬 아이디어 공모 수상작 등 서울시의 정책적 사례를 소개하는 전시도 열린다. 시민 참여프로그램도 마련된다. 상시 프로그램으로 전시 도슨트 투어, 스탬프 투어, 해 질 녘 멍때리기와 밤하늘 보기 ‘노 아이디어’ 등이 준비된다. 새로운 시각에서 행사 주제를 함께 고민하는 강연과 도시건축 경험을 제공하는 체험과 영화 상영 등도 진행된다. 자세한 내용과 자료는 서울비엔날레 홈페이지에서 볼 수 있다.

‘100년 뒤 서울의 미래를 상상하는 축제.’ 제4회 서울도시건축비엔날레가 지난 1일 시작됐다. 2년마다 찾아오는 이 행사는 서울을 중심으로 세계 도시들이 가진 공통의 도시건축과 관련된 고민을 나누고 대안을 찾는 자리다. 올해는 역대 최초로 야외 공간인 ‘열린송현녹지광장’에서 주 전시회가 열린다. 이 광장은 일제강점기 이후 100여년 만인 지난해 10월 시민에게 개방된 곳이다. 닫힌 공간에서 열린 공간으로 변신한 열린송현녹지광장은 ‘땅의 도시, 땅의 건축-산길, 물길, 바람길의 도시, 서울의 100년 후를 그리다’라는 올해 비엔날레 주제를 존재 그 자체로 보여 주는 곳이다. 특히 이번 비엔날레는 100년 후 서울의 모습을 주제로 준비되면서 서울도시건축비엔날레상을 신설했다. 초대 수상작은 지 오터슨 스튜디오의 ‘100년 후: 열역학적 균형을 이룬 서울’이 차지했다. 지 오터슨 스튜디오의 라이언 오터슨과 지예원씨를 통해 100년 뒤 서울의 모습을 20일 엿봤다.-수상을 축하한다. 지 오터슨 스튜디오를 소개해 달라. “지 오터슨 스튜디오는 서울과 (미국) 보스턴에서 주로 활동한다. 지예원과 라이언 오터슨이 운영하는 작은 건축사무소로 지속 가능한 건축물과 도시계획을 목표로 프로젝트를 하고 있다.” -수상 소감도 이야기해 달라. “이번 비엔날레가 서울에 초점을 맞추고 서울시민을 위한 더 나은 미래를 구상하는 비엔날레라는 점에서 영광스럽다. 서울 시민의 삶을 개선하는 작업에 더욱 집중하라는 의미로 더 열심히 하겠다.” -도시건축물은 사람이 쓰는 것이다. 대상을 누구로 생각하고 설계를 하나. “맞다. 궁극적으로 사람들이 건강하게 살 수 있는 공간을 만들어야 한다. 여기에는 생태학적 영향을 고려해야 한다. 특히 서울과 같이 인구밀도가 높은 도시에서는 급속한 도시화로 건강하지 않고 불편하며 비효율적인 공간이 생겨난다. 여름에 도시를 더 뜨겁게 만들고 생태계를 분열시키며 홍수의 원인이 되는 광활한 아스팔트와 고속도로, 햇빛과 바람이 모든 거주자에게 닿지 않는 아파트가 대표적인 예다. 이런 도시는 화석 연료에 기반해 돌아가고 온난화를 일으킨다.” -그렇다면 기획 의도가 온난화인가. “우리가 제안한 ‘100년 후: 열역학적 균형을 이룬 서울’은 서울의 강변 지역에서 이런 문제들을 좀더 구체적으로 다뤘다. 그 과정에서 강과 땅의 생태에 대한 연결성과 일상적인 생활 사이의 연결을 재정립했다. 특히 더운 날씨가 더 많아지는 기후변화에 따라 도시를 시원하고 쾌적한 공간으로 만들기 위해 도시 안에 자연을 끌어들였다. 도심 안 동네에서 흔히 볼 수 있는 중앙 대로가 보행자 도로가 되면서 모든 시민이 편안하게 이동할 수 있게 했다. 또 한국의 자연에서 쉽게 찾을 수 있는 재료로 열역학적 특성을 고려해 주거와 공공 공간을 디자인했다. 이렇게 함으로써 서울시민이 모두 동등한 혜택을 누릴 수 있는 공간으로 도시를 만들려고 했다.” -자연적인 도시라는 것이 쉽지 않은 것 같다. 작품을 만들면서 어려운 점은 없었나. “100년 후 도시를 고민하면서 먼저 현재 사람들이 생활하는 데 불편한 점이 무엇인지를 생각했다. 이런 불편과 사회적 문제, 생태계와 기후변화의 문제도 고민에 넣었다. 그 과정에서 ‘현재 존재하는 모든 건물은 어떻게 될까’라는 질문을 던져 봤다. 결론은 미래 건축은 현재처럼 많은 폐기물을 생산하지 않아야 한다는 것에 도달했다.”-그래서 해결책은 무엇인가. “현재 콘크리트 건축물이 철거된 이후 재활용될 가능성을 살폈다. 열을 저장할 수 있는 잠재력이 높은 벽돌과 콘크리트를 재사용해 겨울에는 열을 저장하고 여름에는 건물의 공기를 식히는 데 이용하기로 결정했다. 이러한 재료의 재활용은 구조적 가치는 소멸하더라도 열적 가치는 계속 유지되기 때문에 100년 이상도 사용이 가능하다.” -작품의 감상 포인트를 짚어 달라. “자연경관의 중요성을 인식했으면 좋겠다. 시각적인 매력을 넘어 공원과 녹지 공간의 기능적 측면도 챙겨봐 달라.” -이번 서울도시건축비엔날레의 주제인 ‘땅의 도시, 땅의 건축’에 대해 어떻게 생각하나. “우리가 출품한 ‘100년 후: 열역학적 균형을 이룬 서울’도 조병수 총감독이 구상한 ‘땅의 도시, 땅의 건축’과 본질적으로 통한다. 권력에 상관없이 공간에 대한 모든 시민의 접근성이 보장돼야 한다는 점에서 공감한다.” -생각하는 미래 서울의 모습은 어떤 것인가. 가까운 미래의 서울과 100년 후 서울의 모습을 한 가지씩 말해 달라. “가까운 미래에는 올림픽대로나 강변북로가 지하화되면서 한강 변이 공원으로 이어지고 도시 안쪽까지 스며들 수 있다고 생각한다. 100년 정도 후에는 서울의 거리와 건물이 모두 자연친화적인 재료로 지어지고 탄소가 배출되지 않으며 북한산, 인왕산, 관악산 등의 여러 산과 개울, 그리고 한강이 모두 연결된 건강한 도시가 되는 것을 상상해 본다.” -관객들에게 꼭 권하고 싶은 전시장이 있다면. “송현동이다. 개방된 송현동은 서울시민들에게 산과 도시를 돌아볼 수 있는 공간을 제공하며 땅과 자연의 역할을 강조하고 있다. 꼭 찾아가 보기를 바란다.”

패스트푸드, 패스트패션, 녹색혁명, 인쇄술, 공용어, 시계의 발명. 전혀 상관없어 보이는 이것들을 하나로 관통하는 공통점이 있다. 바로 ‘효율성’이다. 패스트푸드와 패스트패션은 빨리 먹고 빨리 입어 생산성을 높이라는 것이며 인쇄술과 공용어, 시계는 통치를 수월하게 했다. 녹색혁명은 빈곤국가 국민들에게 더 많은 식량 공급을 목적으로 곡물을 빨리 재배하기 위한 수단이었다. 효율성은 과학혁명과 산업혁명기를 거치면서 인류의 유일한 표준이 됐고 효율성을 통해 지금까지 진보의 시대를 누렸고 사회적 풍요를 추구할 수 있었다. 열역학과 공학기술 분야에서 쓰이는 ‘효율’이 전 사회적으로 확산돼 쓰이면서 자연은 인류 번영을 위한 수단이 됐고 인류를 지배적인 위치에 올렸지만 ‘인류세’라는 단어에서 보듯 효율성 만능주의 때문에 인류는 지구 파멸의 직접 원인으로 지목받고 있는 상황이 됐다.앨빈 토플러와 피터 드러커가 고인이 된 현재 세계에서 가장 영향력 있다고 평가받는 경제·사회사상가이자 미래학자 제러미 리프킨은 신작 ‘회복력 시대’에서 인류가 금과옥조처럼 여기며 모든 분야에 적용하고 있는 ‘효율성’을 버려야 할 때라고 주장한다. 인류는 코로나19 대확산 이전부터 새로운 삶의 방식을 선택할 수밖에 없는 상황으로 가고 있다는 것을 리프킨은 시작부터 속도감 있게 보여 준다. 리프킨이 제시한 해법은 ‘회복력’이다. 지금까지는 속도와 생산성 중심의 효율성 시대였다면 이제는 다소 느리지만 주변과 함께 발맞출 수 있는 ‘2인 1각’의 공존이 필요하다고 주장한다. 재미있는 것은 효율성이 과학기술 분야에서 나온 개념이라며 시종일관 비판하고 있지만 그가 들고 나온 ‘회복력’(resilience) 역시 지리학과 생태학이라는 과학 분야에서 나온 개념이라는 점이다. 시스템 내·외부의 충격으로 인해 발생하는 불안정성을 극복해 시스템 기능을 회복하는 능력이 바로 회복력이다. 또 사회과학적 개념의 회복력도 리프킨이 처음 제시한 개념이 아니다. 2005년 허리케인 카트리나, 2008년 세계 금융위기, 2011년 일본 후쿠시마 원전사고 같은 재난재해 이후 회복력에 대한 관심이 커지기 시작했다.리프킨의 다른 책들과 마찬가지로 이 책도 초반부터 근대과학과 경제학의 시발점부터 융단폭격하면서 독자를 책 속으로 빨려들게 만든다. 그의 논리에 끌려다니며 정신을 차리지 못하고 있을 때가 돼서야 리프킨은 왜 회복력 개념이 중요한지를 차근차근 이야기한 뒤 마지막엔 자신의 주장을 슬그머니 꺼내놓으니 설득되지 않을 수가 없다. 리프킨은 효율성 지상주의를 계속 밀어붙인다면 ‘여섯 번째 대멸종’을 피할 수 없다는 것을 책 곳곳에서 암시하고 있다. 이 책을 읽다 보면 식량위기와 생태위기에 직면한 인류가 지속가능한 진화와 생존을 위해서는 타인과 함께 평화롭게 공생해야 한다는 최재천 이화여대 석좌교수가 주장하는 ‘호모 심비우스’ 개념이 자연스럽게 떠오른다. 이번 책에서도 느낄 수 있지만 발 빠르게 이슈를 선점하고 세계 곳곳에서 벌어지고 있는 일들을 폭넓게 바라보며 하나로 꿰는 능력은 리프킨을 따라갈 사람이 없다. 다만 그의 출세작이지만 이공학 전공자들에게는 최악의 책이라고 꼽히는 ‘엔트로피’에서처럼 과학적 개념과 사실의 원래 의미를 자의적으로 확대 해석한 부분이 곳곳에서 눈에 띈다는 점은 다소 불편하다.

루트비히 볼츠만은 평소 물리학에 관심을 조금이라도 가지고 있는 사람이라면 한 번쯤 들어봤음직한 이름이다. 볼츠만은 열역학, 고전 통계역학을 공부한 이공계 학생이라면 더욱 익숙하다. 볼츠만은 계(시스템)을 구성하는 입자의 에너지가 특정 수일 확률은 그 에너지를 가진 입자의 수나 에너지 상태에 존재하는 입자의 수에 비례한다는 ‘볼츠만 분배법칙’(균등분배법칙)을 만들었다. 과학자와 경제학자가 함께 볼츠만의 분배법칙을 이용해 자원을 공정하게 분배할 수 있는 원리를 찾아내 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 물리학과, 울산대 경제학과 공동 연구팀은 통계물리학의 볼츠만 분포에 기반한 공정분배원칙을 고안하고 ‘볼츠만 공정분배원칙’을 만들었다고 10일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 실렸다. 공정분배는 사회정의와도 밀접하게 관련돼 있다. 이 때문에 인류가 지구에 등장한 이후부터 공정한 분배 문제에 관해 끊임없이 논쟁을 벌여왔다. 이 때문에 경제학자, 사회학자, 윤리학자 등은 공정한 분배 문제를 대표하는 케이크 자르기 문제를 풀기 위해 ‘내가 자르고, 네가 고르기’와 같은 분배 방법을 제안했다. 그렇지만 이 같은 기존 방법은 복잡한 계산이 필요하고 인간 행동에 대한 비현실적 가정 때문에 실제 문제에 적용하기 힘든 한계점을 갖고 있다. 이에 연구팀은 계의 상태를 통계적 방법론으로 해석하는 물리학 분야인 통계역학, 그 중 볼츠만 분포 개념을 공정 분배에 적용할 수 있을 것으로 착안했다. 볼츠만 공정분배원칙을 사용해 완전히 다른 관점에서 공정하게 한정된 자원을 자르는 방법을 연구했다. 공정분배원칙의 수학적 모델은 동등 분배 문제, 차등 분배 문제 두 가지 모드에 적용할 수 있게 설계됐다. 연구팀은 볼츠만 분포에서 사용되는 물리학적 개념인 입자, 에너지 상태, 에너지 값을 경제학적 개념으로 바꿨다. 입자는 한정된 자원, 에너지 상태는 참여자는, 에너지 값은 참여자의 자원 생산에 대한 기여도로 전환했다. 연구팀은 볼츠만 공정분배원칙에 참가자들의 핵심요소인 기여도, 필요도, 선호도를 성공적으로 통합해 참가자들의 총효용 합을 극대화해 분배를 최적화시킨 것이다. 이번에 개발한 모델을 기존 분배방법과 비교해 본 결과 현실적 인적 요소를 통합할 수 있고 간단해서 여러 참가자의 문제로 쉽게 확장할 수 있는 장점이 있다. 특히 이번에 개발한 볼츠만 공정분배원칙은 각기 다른 상황에 처한 다수의 참여자에게 한정된 자원을 배분해야 하는 다양한 복잡한 문제에 적용할 수 있고 최근 문제가 되고 있는 극단적인 부의 양극화 현상, 기후변화 문제 대응 분담 해결에도 도움이 될 것으로 기대된다. 김채운 UNIST 교수는 “한정된 자원 분배 상황에서 참여자의 주관적 만족을 기준으로 삼는다면 합리적 분배원칙이 나오기 어렵지만 자원의 자연스러운 분포가 공정의 기준이 된다면 이야기가 달라진다”며 “볼츠만 공정분배원칙에 내포된 사회적 온도 값이 크면 참여자에게 폭넓게 자원이 배분되는 따뜻한 공동체가, 반대라면 소수의 참여자가 자원을 독식하는 사회가 될 수 있는 만큼 우리 사회가 따뜻한 공동체로 나가기 위한 정책 수립 등에 기준점이 될 수 있을 것”이라고 설명했다.

국내 연구진이 원자가 빛을 내뿜는 초방사 현상을 이용해 작동하는 양자엔진을 만드는 것에 처음 성공해 주목받고 있다. 서울대, 삼성종합기술원, 성균관대, 포스텍 공동 연구팀이 빛으로 작동하는 양자 엔진을 실제로 구현했다. 이번 연구 결과는 광학 분야 국제학술지 ‘네이처 포토닉스’ 7월 22일자에 실렸다. 초방사(超放射·super-radiance)는 양자역학적으로 질서정연하게 움직이는 밀도 높은 원자들이 집단으로 빛을 강하게 방출하는 현상으로 1954년 미국 물리학자 로버트 디키가 처음으로 예측했다. 일반적인 방사 현상과는 달리 초방사는 각각의 원자에서 방출된 빛들이 보강간섭(합쳐지면서 더 강해지는 현상)을 일으켜 강한 빛을 방출한다. 양자엔진은 양자 중첩상태로 준비된 연료로 동작한다. 고전 열역학 법칙에 따라 작동하는 일반 엔진의 최대 효율(카르노 효율)을 넘어설 수 있다는 것이 이론적으로 밝혀졌다. 이 때문에 최근에는 초방사 현상을 이용해 양자영역에서 동작하는 엔진에 대한 아이디어가 나왔지만 실험적으로 구현된 적은 한 번도 없다. 초방사 양자 엔진은 강하게 방출된 빛의 압력으로 작동한다. 엔진이 정상적으로 동작하기 위해서는 초방사 현상을 켜고 끄는 것이 가능해야 하지만 지금까지는 제어 기술이 없었다. 연구팀은 많은 원자들이 초방사를 일으킬 수 있는 양자 중첩상태로 만든 다음 양자 위상(위치나 형태)을 제어하면 초방사 현상을 빠르게 켜고 끌 수 있다는 점에 착안했다. 이를 위해 연구팀은 10㎚(나노미터) 두께의 실리콘 박막에 가로 280㎚, 세로 190㎚의 나노구멍 1000개를 체스판 패턴으로 만들었다. 이 나노구멍 격자에 초속 800m로 바륨 원자광을 쏘아 초방사를 일으킬 수 있는 양자 중첩 상태로 만들고 두 개의 거울로 구성된 공진기 안에서 빛을 내도록 했다. 거울은 빛의 압력으로 움직이는 엔진의 피스톤 역할을 한다. 연구팀은 레이저를 이용해 원자들의 양자위상을 제어해 원자들이 빛을 강하게 방출하는 초방사 현상을 빠른 속도로 켜고 끌 수 있게 했다. 이 방법으로 빛의 압력에 의해 가열, 팽창, 냉각, 수축에 따라 양자엔진이 작동하는 것을 확인했다. 특히 팽창 과정에서 엔진 온도가 15만도까지 올라가면서 효율이 98%까지 높아지는 것이 관찰됐다. 연구팀은 이번 연구가 실험실에서 수행한 소규모 기초 연구이지만 초방사 양자엔진의 가능성을 실험적으로 보여줌으로써 열역학 법칙을 넘어 고효율로 일하는 고성능 엔진 개발에 도움을 줄 것으로 기대했다. 연구를 이끈 안경원 서울대 물리천문학부 교수는 “이번 연구는 빛으로 작동하는 초방사 양자 엔진을 실험적으로 구현해 낸 첫 번째 사례라는 점”이라며 “초방사 현상 제어 기술을 통해 원자물리, 양자정보처리 분야는 물론 엔진의 효율을 획기적으로 높일 수 있는 길을 제시했다”고 설명했다.

“호기심과 열정, 나 자신에 대한 믿음만으로 남들이 하지 않은 주제에 관심을 갖고 연구를 해왔습니다. 다른 분야들도 그렇지만 수학은 특히 모든 시도가 좋은 결과로 이어지지 않을 때가 많고 좋은 논문을 내놓더라도 공감하는 사람이 많지 않습니다. 이번 수상은 인식의 지평을 조금씩 넓혀가기 위해 외로이 연구에 전념하는 모든 연구자에게 희망이 됐으면 합니다.” 올해 호암상 과학부문 물리·수학분야 수상자로 선정된 오용근(61) 포스텍 수학과 교수는 27일 서울신문과 만나 수상소감에 대해 이렇게 답했다. 기초과학연구원(IBS) 기하학수리물리연구단을 이끌고 있는 오 교수는 ‘사교(斜交) 기하학’(Symplectic Geometry) 분야의 세계적 석학이다. 이번 호암상도 사교기하학과 사교위상수학의 교과서적 연구성과로 한국 수학의 위상을 국제적으로 드높인 점을 높이 평가받아 수상하게 됐다. 20세기 초 양자역학이 등장하면서 뉴턴 고전역학이 풀기 어려운 문제들이 제기됐다. 연구자들은 기하학적 구조를 끌어들여 고전역학을 재구성해 문제 해결을 시도했는데 이렇게 등장한 것이 사교 기하학이다. 쉽게 이야기하자면 고전역학에서 양자역학으로 자연스럽게 넘어갈 수 있도록 가교 역할을 한 것이 사교기하학이다. 현대 수학에서 급속히 발전하고 주목받고 있는 사교기하학 분야에서 오 교수는 그동안 풀리지 않고 있던 여러 가지 중요한 문제들을 해결한 세계적인 수학자로 평가받고 있다. 20년 넘게 외국에서 연구자 생활을 했던 오 교수가 보는 한국 수학연구 수준은 어떨까. 오 교수는 “한국 수학 연구수준은 지난 30년 동안 엄청나게 발전해 현재는 세계적 수준에 근접했다”고 평가했다. 국제수학연맹(IMU)은 회원국들의 수학 수준을 1~5등급으로 나누고 있는데 한국은 지난해 4등급에서 최고 등급인 5등급으로 상향 조정됐다. 현재 80개 회원국 중 5등급으로 분류된 나라는 한국을 포함해 12개국 뿐이다. 2014년에 2등급에서 4등급으로 단번에 2등급이 상향된 것도 수학연맹 사상 처음으로 기록됐다.어려서부터 가장 좋아했던 과목이 ‘수학’이어서 대학에서도 수학을 전공으로 결정하고 평생 수학만 연구해왔던 오 교수에게 ‘수포자’(수학포기자)와 초·중·고교 수학교육에 대한 의견을 물었다. 오 교수는 “학원에서 선행 학습을 하는 것이 일시적으로 성적을 잘 받을 수 있게 해줄지는 모르겠지만 장기적 측면에서는 수학을 어렵고 재미없는 과목이라고 느끼게 만든다”고 단호하게 말했다. 수학으로 인한 불필요한 스트레스가 수포자를 양산한다는 지적이다. 오 교수는 “선행학습으로 충분한 이해 없이 문제 푸는 알고리듬만 주입받아 문제 해결능력을 초등학교 시절 키우지 못하는데다가 부모들의 조바심과 불안감이 수포자를 양산하는 것”이라며 “한국 수학 교과서는 아주 잘 만들어져 있기 때문에 자기의 리듬에 맞춰 차분히 수학의 기초를 쌓고 스스로 생각해 문제를 해결할 수 있는 능력을 개발하는 것 중요하다”며 고 조언했다. “시간을 두고 문제를 스스로 풀어보는 것을 충분히 반복한다면 그 기초 위에 고등 사고를 필요하는 수학도 배울 수 있게 됩니다. 수학도 음악이나 미술, 체육 같은 예체능 분야처럼 노력만으로 모두가 다 잘 할 수 있는 것이 아닙니다. 수학적 사고력을 타고난 사람이 있다는 것을 부모들이 받아들여 합니다. 음치에게 노래를 못한다고 혼내지는 않잖아요. 수학 역시 노력만으로 안 될 수 있습니다. 그걸로 자괴감을 느끼지 않도록 어른들이 격려해주는 것이 필요합니다.”앞으로 계획에 대한 질문에 오 교수는 “그동안 연구해왔던 사교 기하학의 이론을 더욱 확장·발전시켜 열역학이나 양자얽힘 같은 물리학 이론에도 적용하고 싶다”고 말했다. 한편 호암재단은 오 교수를 비롯해 올해 호암상 수상자로 선정된 화학·생명과학, 공학, 의학, 예술 분야 5명과 사회봉사 분야 단체 1곳에게 오는 31일 서울 중구 호암아트홀에서 시상식을 열어 상장과 메달, 상금 3억 원을 수여한다.

서울시립대학교 물리학과 노재동 교수와 장영준 교수(스마트시티학과 겸임)가 20일 열린 한국물리학회 온라인 임시총회에서 ‘2022년 봄 한국물리학회상’을 수상했다. 노재동 교수는 평형계의 상전이와 임계현상에서 비평형 상전이, 복잡계 이론, 비평형 열역학, 양자 열역학에 이르는 통계물리학 분야에서의 업적을 인정받아 ‘학술상’을 받았다. 장영준 교수는 저차원 물질계의 에피박막 시료 성장과 방사광가속기를 활용한 새로운 물리현상을 연구하며 응용물리분야 발전에 이바지한 점을 인정받아 ‘응용물리학술상’을 받았다.

전자레인지를 사용할 때 간혹 부피가 큰 식품을 데우거나 조리하면 골고루 가열되지 않아 한쪽은 뜨거운데 다른쪽은 차가울 때가 간혹 있다. 국내 연구진이 원하는 부위를 원하는 온도로 가열할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국전기연구원 전기환경연구센터는 원하는 곳이나 대상을 필요한 만큼 원하는 온도로 가열할 수 있는 스마트 전자레인지 기술을 개발했다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 열역학, 재료과학 분야 국제학술지인 ‘응용 열공학’, ‘재료화학A’에 각각 실렸다. 전자레인지는 마이크로파를 이용해 음식을 가열시키는 장치로 필수 가전제품으로 자리잡고 있다. 문제는 마이크로파 파동이 공간적으로 차이를 보이고 이를 조절하지 못해 골고루 가열되지 않는 단점이 있다. 즉 식품을 일정 위치에 고정시킨 뒤 회전시키면서 데우는 것인데 마이크로파가 구석쪽으로 갈수록 약해져 한쪽은 더 뜨겁고 그렇지 않은 곳은 제대로 조리되지 않는 경우가 많다. 연구팀은 1% 안팎의 주파수 조절로 마이크로파 파장을 최대 100배나 변화시켜 사용자가 원하는 곳을 필요한 만큼만 가열할 수 있는 ‘스마트 마이크로파 가열기술’을 개발했다. 이렇게 파장 변화로 마이크로파 가열 위치를 폭넓게 조절함으로써 균일가열과 표적가열을 모두 가능하도록 했다. 균일가열은 물체의 전체 온도차이가 10% 미만으로 고르게 가열하는 것이고 표적가열은 부위별 목표 온도를 반영해 사용자가 특정 위치를 원하는 온도로 집중 가열하는 것이다.이번 기술을 활용하면 여러 음식물을 각각 원하는 다른 온도로 가열할 수 있게 된다. 또 반도체, 자동차, 탄소섬유, 다이아몬드 등 생산공정에서 효율적 가열에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 정순신 전기연구원 박사는 “이번 연구는 약간의 주파수 조절로 전자파 파장을 변화시켜 가열 위치를 제어하는 것으로 사용자 편의성을 높이고 불필요한 대상을 가열하는데 소모되는 에너지를 줄이는데도 도움이 될 것”이라고 설명했다.